基于高压直流输电线路保护动作及校验方法分析

崔华栋

摘要：近几年，我国不断加快高电压技术的开发与应用，但是尽管如此，在研究其应用方法的时候也遇到了很多难以解决的问题。文章就高压直流输电线路的保护及其校验分析进行了探讨，并提出了行管的判断依据来进行措施研究，旨在从原理的角度出发来寻求更为有效的高压直流输电线路保护方法。

关键词：高压直流输电线路；保护动作；检验方法；行波保护；高电压技术 文献标识码：A

中图分类号：TM773 文章编号：1009-2374（2015）35-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.060

最近几年，国内外的电力技术都在不断发展，尤其是高电压技术的应用。从某种程度上来看，高电压技术的广泛应用一方面能够直接凸显出我国电力技术的发展，另一方面还能加快我国的社会经济效益的发展，但是在发展过程中存在的问题也是比较棘手的，尤其是高电压直流输电线路的保护。我国的电力技术人员一直在致力于研究提升高压直流输电线路的运行方式，并就此提出可靠性的解决措施，最根本的目的就是制定出科学可行的方法来保护高压直流输电线路。

1 高压直流输电线路的保护动作

导致高压直流输电线路出现故障的原因很多，其中就有雷击时造成的线路杆毁坏、绝缘受到影响之后导致的闪络放电、高阻或者是直流线路出现接地现象、直流线路与交流线路发生了碰线现象等。这些情况的出现都会对高压直流输电线路造成影响。为了有效避免这类事故的发生，技术人员要不断研究出相对应的保护动作，从而对线路行程进行更好的保护，避免因电力事故而产生较大的安全事故及人员伤亡。

目前我国使用较多的系统主要是由西门子、AAB两家公司所提供的高压直流保护技术。其中ABB公司所提供的保护系统主要是电压图变量保护、行波保护两种。而西门子公司的技术则相对完善，它集成了三套功能相同的保护系统，如果出现两套以上保护系统同时产生动作的情况，它就会在第一时间反应并保护系统出口并重启直流线路功能，即人们常说的三取二原则。就整个西门子公司所提供的保护系统来看，它主要有纵差保护、微分欠压保护及行波保护三类。但需要注意的是，从整体上看西门子公司与ABB公司的保护技术的确存在一定差异，但二者在主要保护动作上的设置均涉及到了行波保护，它作为高压直流输电线路保护最为根本的目的实际上只需要对直流线路上的接地故障加以检测即可，其特点主要在于检测速度快、可靠性高、准确度高。在保护动作发生前，直流线路出现故障其线路必定会产生行波，然后通过保护动作控制直流电压下降，最后在整流侧直流过冲之后检修电流控制器，不仅如此，通过直流线路上的故障检测还能够使得逆变侧直流电压得到降低，确保处于稳定状态。

2 高压直流输电的线路保护动作判断及分析

现阶段我国在直流线路保护方面所应用的安全措施较多，但为进一步提升电力工作人员对高压直流输电线路的保护动作判断与分析，本文就西门子公司及ABB两家公司的保护动作做出具体分析，从而为日后遇到相关线路保护的时候能够选取最为适合的保护动作。

2.1 西门子公司的直流线路保护动作判断

西门子公司的行波保护选用的等值间计算是及，这两种计算方式用来检测线路故障是比较有效的，能够在发生故障之后迅速构成有效的线路保护。其中，主要的判断依据是因为，在比给定的定值大的时候，将故障之前的与发生故障之后的两者之间的差值来进行10ms的积分，当所得出来的积分比定值要大的话，将会延缓6ms之后再发出行波保护动作信号。一般在行波保护之后的一部分后备保护的微分欠压保护、纵差保护中，微分欠压保护的保护方式是在检测直流电压、电流的时候利用微分与欠电压两者相互结合的方式进行比较准确的保护动作，一般就是为了更好地将故障的原因区分清楚，比如故障到底是整流站故障还是直流线路故障。同时，在对进行测量的时候，当所测得的值是比较高的正值的时候，故障一般是发生在电流互感器的线路侧的，若是测得的值是比较高的负值时，那么发生故障的位置一般是在直流场内部。

另外，纵差保护一般是用作在高租借地故障保护中的，一般的方式是通过测量及其比较两站的极限电流出现的时间差进行延时补偿的保护方式，这时候所选择的主要判定的依据就是。

2.2 ABB公司的直流线路保护动作判断及分析

我们常说的行波保护就是指在高压直流线路中出现对地短路故障的时候，换流站通过检测极波变化来检测直流线路的故障，然后再采取措施进行保护的方法。选用冲击电流与地模波的关系能够准确地判断出发生故障的地方。

一般情况下，要想在进行电压突变保护的时候有效地防止错误动作的发生，就需要在基本的判断逻辑中引入对直流线路电流I的判断，也就是说，当线路中出现故障的地方是在线路的内部的时候，就要在故障点之后的线路电流中的△I进行处于正向的增量。

ABB公司在提供的线路保护动作中，除了有上述所讲到的方法之外，还有直流线路的低电压保护、延时动作保护的差动保护等其他的一些后备保护方法。这些所有的保护方法都有一个共同的目的，那就是要能够确保直流输电线路是安全、可靠且稳定有效的。

2.3 对直流线路保护配置的建议

2.3.1 对行波保护及其微分欠压保护软件升级。如图1所示，微分欠压保护软件实现线路保护原理图。在升级行波保护及其微分欠压保护软件的时候，能够有效地增加保护装置对自身的相关电压及其电流值的有效录波。录波功能主要是在纵差保护动作之后进行，并且录波功能能有效地发挥功效。

2.3.2 改造外部故障录波系统。相关的技术人员要注意在进行软件更新的时候对外部的故障录波系统进行有效的改造，并且其周期不能断，要持续进行。最好是能使其与SIMADYN D装置采用一个同等的周期，只有这样才能更加有利地保护线路安全，进一步通过录波来分析故障原因。

2.3.3 直流线路保护系统的软硬件应该及时改造。前面我们所提到的“三选二”原理是比较重要的，同样的在对直流线路保护系统的软硬件改造过程中，也要遵循这一逻辑，也就是说无论是哪一种保护动作，都应该在第一时间内触发外部故障录波系统，以便在第一时间采取保护措施。当前我们所选用的配置暂时是在两套或者是以上的保护动作出口之后再来触发外部的故障录波系统，这样的方法在无形之中增加了保护动作的繁琐，带来了很多不便利的地方。当只存在一套保护动作，并且还缺少录波信息的时候，对保护装置动作的情况分析及其判断很难正确到位，以至于后续的保护动作也很难进行到位。

3 结语

目前，我国的高压直流输电线路保护的正确动作率并不是特别高，而且目前很多直流线路故障是因为直流控制系统响应动作，造成直流闭锁，引起不必要的直流停运，给电网安全运行带来重大影响。但是在整个电网系统中，高压直流输电线路的保护是非常重要的，所以针对这样的情况，相关的技术人员在进行高压输电线路保护的时候要充分了解并分析清楚故障的原因，要真正地针对出现故障的地点、原因选择真正合适的故障保护方法，也只有这样同时才能更为有效地保护高压直流输电线路，才能使得社会经济效益更大。

参考文献

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（责任编辑：黄银芳）